陳天驕

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與挑戰(zhàn)

回顧全球計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的歷史和現(xiàn)狀，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分為：理論發(fā)展期、單體發(fā)展期、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展期、互聯(lián)發(fā)展期和高速發(fā)展期。

(一)理論發(fā)展期

上世紀(jì)60年代，在學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論雛形。1961年，麻省理工學(xué)院的J.C.R.Licklider和W.Clark發(fā)表了第一篇關(guān)于包交換的論文，三年后，蘭德公司的Paul Baran發(fā)表了論文《論分布式通信網(wǎng)絡(luò)》，學(xué)界開始出現(xiàn)了分布式通信行為的網(wǎng)絡(luò)概念。在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的十幾年后，人們就已經(jīng)開始意識(shí)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)給高效通信帶來(lái)重大機(jī)遇。從此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究走入了人們的視野。

(二)單體發(fā)展期

單體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是單個(gè)計(jì)算機(jī)以多個(gè)設(shè)備終端相連進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時(shí)，在美國(guó)出現(xiàn)了擁有兩千多個(gè)終端的飛機(jī)訂票系統(tǒng)。和其他很多技術(shù)一樣，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)很快就被應(yīng)用到了軍事方面。1969年，美國(guó)國(guó)防部創(chuàng)建了世界上首個(gè)分組交換網(wǎng)ARPANET，但這只是一個(gè)獨(dú)立的分組交換網(wǎng)，想使用ARPANET的用戶必須直接與它的交換機(jī)相連，這就很難滿足大量的通信需求，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不得不很快進(jìn)入到了互聯(lián)發(fā)展期。

(三)互聯(lián)發(fā)展期

到了上世紀(jì)70年代，多種網(wǎng)絡(luò)的互連技術(shù)開始出現(xiàn)，由此誕生了互連網(wǎng)。在1983年，ARPANET將TCP/IP協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使得所有使用TCP/IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)都可以加入互連網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)通信，所以人們也將這一年作為因特網(wǎng)(Internet)的誕生元年。[1]1985年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF開始建立國(guó)家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET，圍繞六個(gè)大型計(jì)算機(jī)，一個(gè)覆蓋了全美主要大學(xué)和研究所的三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生了。以此為先例，世界上的各個(gè)公司和用戶紛紛接入Internet，開啟了Internet的大互聯(lián)時(shí)代。

(四)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展期

在大互聯(lián)的時(shí)代，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)井噴式出現(xiàn)。為使不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠兼容，1992年美國(guó)成立了Internet協(xié)會(huì)(ISOC)來(lái)制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Internet協(xié)會(huì)將互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以RFC文件的形式公開發(fā)表，面向全球所有廠商征求意見(jiàn)與建議，整個(gè)過(guò)程透明且公正，這一形式極大地促進(jìn)了Internet的發(fā)展。

(五)高速發(fā)展期

互聯(lián)思想的誕生和標(biāo)準(zhǔn)化流程的制定，都為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)及新技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)投資人Mary Meeker在2017年5月發(fā)布的《2017 Internet Trends》報(bào)告，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已超過(guò)34億人，互聯(lián)網(wǎng)全球滲透率達(dá)到46%。[2]在當(dāng)今的信息社會(huì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已滲透到了人類社會(huì)的方方面面，在科技、軍事、經(jīng)濟(jì)、社交、日常生活等方面都扮演著極其重要的角色，它正在推動(dòng)著人類社會(huì)的前進(jìn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為新時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施，為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了廣闊的平臺(tái)，從最開始的電子郵件、網(wǎng)站檢索到當(dāng)今的虛擬現(xiàn)實(shí)、電子商務(wù)、游戲、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相輔相成，共同高速地發(fā)展著。

從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，Internet經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展和完善，已與社會(huì)各領(lǐng)域作了深度融合，各領(lǐng)域高速發(fā)展的同時(shí)，也產(chǎn)生了許多現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)難以支持的新需求，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨著極大的挑戰(zhàn)。

(1)可擴(kuò)展問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，因特網(wǎng)逐漸形成多層次的ISP結(jié)構(gòu)，成為世界上規(guī)模最大的網(wǎng)絡(luò)，且依然以指數(shù)級(jí)的速度增長(zhǎng)著。Internet中的租戶和業(yè)務(wù)數(shù)目不斷增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求也越來(lái)越高，但網(wǎng)絡(luò)中使用的架構(gòu)和協(xié)議相對(duì)越來(lái)越僵化，只能不斷地增加協(xié)議的修補(bǔ)和提高設(shè)備的性能，來(lái)滿足新的需求，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的龐大規(guī)模制約了新協(xié)議的部署，新構(gòu)架的采用也需要全球多個(gè)利益相關(guān)的運(yùn)營(yíng)商一起達(dá)成共識(shí)，因此當(dāng)前對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新僅限于在傳統(tǒng)架構(gòu)上的“修補(bǔ)”，這使得新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的部署變得越來(lái)越困難，大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)也越來(lái)越容易出錯(cuò)。

(2)服務(wù)質(zhì)量保證問(wèn)題。服務(wù)多樣化已成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主潮流，社交網(wǎng)站、視頻網(wǎng)站和AR/VR應(yīng)用等新媒體都要求大量的互聯(lián)網(wǎng)流量的服務(wù)。以視頻服務(wù)為例，根據(jù)思科VNI預(yù)測(cè)，到2020年，視頻將占總IP流量的82%，視頻服務(wù)如UHD、4K/8K視頻業(yè)務(wù)正在不斷演進(jìn)，導(dǎo)致視頻服務(wù)面臨著電視使用率和廣播使用不斷減少、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用率和流傳輸不斷增加的現(xiàn)狀。[3]面對(duì)新媒體的大流量、低時(shí)延的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)怎樣保證服務(wù)質(zhì)量是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

(3)可控和安全問(wèn)題。當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)采用的是TCP/IP的分布式架構(gòu)，即使有一些網(wǎng)管系統(tǒng)的出現(xiàn)，還是難以做到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的全局感知和網(wǎng)絡(luò)資源的全局掌控及分配。同時(shí)，服務(wù)質(zhì)量的保證也要求著通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的控制來(lái)進(jìn)行流量的調(diào)度、故障的檢測(cè)、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的劃分、資源的分配。安全問(wèn)題也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要目的是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的穩(wěn)定性和信息共享的時(shí)效性，即使出現(xiàn)了防火墻等一系列安全措施，在很大程度上仍不能阻止黑客的入侵。僅在2017年，“58同城”全國(guó)簡(jiǎn)歷泄露，印度麥當(dāng)勞約220萬(wàn)名用戶的收據(jù)泄露，美國(guó)鄧白氏(Dun&Bradstreet)公司的涉及軍事人員信息的52G的數(shù)據(jù)庫(kù)遭泄露。全球范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全危機(jī)事件給各國(guó)的國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)等方面都帶來(lái)了巨大的損失，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題亟待有效的解決。

縱觀網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，面對(duì)這些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的新需求，解決網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的新問(wèn)題，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的概念被提出來(lái)。各個(gè)國(guó)家也紛紛投入了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究，如美國(guó)GENI、歐盟FIRE、德國(guó)G-LAB、中國(guó)CENI、澳大利亞NICTA、日本JGN2plus和韓國(guó)K-GENI，各大互聯(lián)網(wǎng)跨國(guó)企業(yè)如谷歌、Facebook等也建立了自己的骨干網(wǎng)來(lái)支持自己的新業(yè)務(wù)?？梢詳嘌?，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已進(jìn)入未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新階段。

二、百花齊放的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)從來(lái)不是指一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)，而是一系列分散式發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)新型架構(gòu)和技術(shù)的統(tǒng)稱。沒(méi)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以解決所有的業(yè)務(wù)需求，面對(duì)當(dāng)今社會(huì)服務(wù)需求的多樣化，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也會(huì)針對(duì)不同需求向著不同的分支發(fā)展，多種異構(gòu)型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)將繼續(xù)互連互融，不斷地為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展添磚加瓦，最終形成未來(lái)網(wǎng)絡(luò)百花齊放的局面。

在業(yè)界，對(duì)于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展一般有兩種思路：一是漸進(jìn)式發(fā)展，二是革命式發(fā)展。漸進(jìn)式發(fā)展的核心是修補(bǔ)策略，通過(guò)“打補(bǔ)丁”的形式來(lái)完善現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的問(wèn)題，具體做法是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，升級(jí)現(xiàn)有的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，或者采用新的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行決策，如大數(shù)據(jù)和人工智能。漸進(jìn)式的發(fā)展避免了大量更換基礎(chǔ)設(shè)備，同時(shí)也能很好地解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的一些問(wèn)題，但是這些技術(shù)手段并不能提供全面的解決方案。

革命式發(fā)展的主旨是用全新的架構(gòu)來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。這種發(fā)展是拋棄現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議，重新設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議，從根本上解決IP網(wǎng)絡(luò)在可擴(kuò)展性、服務(wù)質(zhì)量、可控和安全等方面的問(wèn)題。

現(xiàn)有的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究在上述兩種發(fā)展方式上都有了較多成果。有很多成果已投入工業(yè)界使用，同時(shí)也有一些研究在推廣落地時(shí)遇到了較多阻力，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的技術(shù)更迭是日新月異的，不管最終某項(xiàng)技術(shù)成功與否，它都將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究前進(jìn)的“奠基石”。本文以下列舉了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究的部分重點(diǎn)，從中可以看到各項(xiàng)新興技術(shù)都可能帶來(lái)極大的創(chuàng)新和收益。

(一)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的大背景下，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)最初作為研究和實(shí)驗(yàn)的靈活平臺(tái)被提出來(lái)，這個(gè)平臺(tái)可以促進(jìn)技術(shù)的多樣性，然后慢慢演進(jìn)，最終能夠克服所謂的互聯(lián)網(wǎng)的僵化問(wèn)題，并成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬化越來(lái)越被重視，所以在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，它會(huì)被部署進(jìn)各種場(chǎng)景內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以在公共的底層物理基礎(chǔ)設(shè)施上，劃分許多個(gè)相互隔離的網(wǎng)絡(luò)，可以為不同運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供一系列新的可能性。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化被認(rèn)為將彌補(bǔ)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的差距，潛在地推動(dòng)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的深刻變化。另外，云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)虛擬化的結(jié)合促成了數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，為運(yùn)營(yíng)商開辟了巨大的機(jī)會(huì)。[4]

(二)云計(jì)算和邊緣計(jì)算

云計(jì)算是一種計(jì)算模型，它提供按需提供的設(shè)施，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)共享資源。云計(jì)算技術(shù)維護(hù)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)分配的資源共享池，從而減少軟硬件的管理成本，提供高計(jì)算能力和高性能，保障資源的可訪問(wèn)性和可持續(xù)性。云計(jì)算技術(shù)可以提供強(qiáng)大的處理能力和大量的資源，使在諸如基站和網(wǎng)關(guān)之類地方的高容量通用服務(wù)器上部署虛擬機(jī)變得更加容易。

云計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)生使得按需提供計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源成為可能，大大增加了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)部署的靈活性和可擴(kuò)展性。移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)的概念是云計(jì)算能力到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣的延伸，移動(dòng)邊緣網(wǎng)絡(luò)集成了云計(jì)算能力，為部署和管理業(yè)務(wù)提供了有效的方案。[5]移動(dòng)邊緣計(jì)算在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)內(nèi)以及移動(dòng)用戶附近，提供IT服務(wù)環(huán)境和云計(jì)算功能，其目標(biāo)是減少延遲，確保高效的網(wǎng)絡(luò)操作和服務(wù)交付，并改進(jìn)用戶體驗(yàn)。MEC的環(huán)境具有低延時(shí)，近距離、高帶寬以及實(shí)時(shí)洞察無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息和位置感知的特點(diǎn)。MEC服務(wù)器的容量相對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)較小，不能提供大規(guī)模數(shù)據(jù)中心帶來(lái)的可靠性優(yōu)勢(shì)，因此結(jié)合云技術(shù)來(lái)引入云化的軟件架構(gòu)，將軟件功能按照不同能力屬性分層解耦地部署，可以在有限資源下實(shí)現(xiàn)可靠性、靈活性和高性能的要求。

(三)軟件定義網(wǎng)絡(luò)

從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)看，當(dāng)出現(xiàn)一種全新業(yè)務(wù)的時(shí)候，就只有生產(chǎn)出一種全新的交換機(jī)來(lái)面向此業(yè)務(wù)，但這樣就導(dǎo)致資源利用率十分低下。而從未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展層面看，因特網(wǎng)的形式已然固化，決定了無(wú)論是發(fā)展因特網(wǎng)的物理設(shè)施，還是發(fā)展因特網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議和性能，都是相當(dāng)困難與緩慢的?；诖耍琒DN技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。SDN技術(shù)的基本思想是將轉(zhuǎn)發(fā)層面與控制層面分離。轉(zhuǎn)發(fā)層面為物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如SDN交換機(jī)和路由器或者虛擬的設(shè)備如Open vSwitch等。控制層面為SDN控制器，通過(guò)在控制器上開發(fā)應(yīng)用程序來(lái)控制底層的物理或虛擬設(shè)備，從而可以針對(duì)不同的業(yè)務(wù)開發(fā)不同的程序。SDN的集中控制的架構(gòu)，使新業(yè)務(wù)的部署不再依賴于底層物理設(shè)備的更新，并且控制權(quán)可以開放給用戶，能夠根據(jù)相應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，來(lái)改變網(wǎng)絡(luò)自身的規(guī)則和性能。同時(shí)，集中控制可以監(jiān)控全局網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析迅速高效地進(jìn)行流量調(diào)度、資源劃分和故障檢測(cè)和安全防護(hù)。SDN使得網(wǎng)絡(luò)具有了靈活性和多樣性，使網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大量多重的業(yè)務(wù)需求，這是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以做到的。

(四)信息中心網(wǎng)絡(luò)

在2016年僅視頻類流量就占據(jù)所有IP流量的86%*參見(jiàn)：http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/ip-ngn-ip-next-generation-network/white_paper_c11-481360.html.，與內(nèi)容獲取相關(guān)的流量所占的比例將越來(lái)越大。隨著互聯(lián)網(wǎng)上層業(yè)務(wù)的發(fā)展，與內(nèi)容有關(guān)的流量將繼續(xù)增加。為了面對(duì)這一挑戰(zhàn)，學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界從網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的角度上，提出應(yīng)該將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)從面向主機(jī)之間端對(duì)端連接，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦騼?nèi)容獲取的模式。這其中最有影響力的就是信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)，ICN采用以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)通信模型，摒棄了傳統(tǒng)的以IP為細(xì)腰的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，采用以信息名字為核心的協(xié)議棧，即信息名字作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉?biāo)識(shí)，而不采用IP地址或僅將其作為底層的本地化傳輸標(biāo)識(shí)。

(五)自運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)

自運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)指的是讓網(wǎng)絡(luò)自主高效的運(yùn)營(yíng)。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來(lái)越大，硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的數(shù)量都是十分龐大的，這會(huì)導(dǎo)致當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，工程師難以快速精確地找到故障點(diǎn)，同時(shí)對(duì)正確性的檢測(cè)也十分困難。為了解決這些問(wèn)題，解放人類雙手的自運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)由此誕生。其中較著名的是思科公司(Cisco)提出的基于意圖的網(wǎng)絡(luò)(IBN)，它代表了一種管理網(wǎng)絡(luò)的新方法，它使用特殊的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)變更的自動(dòng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施，從而提高其可用性和靈活性。IBN的主要思想是用戶告訴網(wǎng)絡(luò)一個(gè)“意圖”，而不去具體做一些網(wǎng)絡(luò)配置。在理想狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的意圖，找出需要采取什么行動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)它。而這個(gè)決策過(guò)程就可以用人工智能來(lái)實(shí)現(xiàn)，人工智能使IBN能夠降低網(wǎng)絡(luò)策略管理和維護(hù)的復(fù)雜性，并簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的部署，它使IBN能夠分析數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中提取信息并自動(dòng)從中學(xué)習(xí)，而不需要明確編程。學(xué)習(xí)能力允許算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，隨著更多的數(shù)據(jù)提供，一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程變得更好，隨后導(dǎo)致更好的預(yù)測(cè)。隨著人工智能各種算法的發(fā)展，我們可以使用這些算法作實(shí)時(shí)決策，在整個(gè)決策過(guò)程中不再有人的參與。

三、未來(lái)網(wǎng)絡(luò)改變?nèi)祟惿鐣?huì)

面對(duì)爆炸式增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界蓬勃地發(fā)展著，成為了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向?，F(xiàn)在，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、媒體、社交、醫(yī)療、工業(yè)、教育等領(lǐng)域開始嶄露頭角，進(jìn)一步推進(jìn)著互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域的融合。結(jié)合現(xiàn)有的科技成果和發(fā)展方向，可以展望未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將給人類社會(huì)帶來(lái)如下改變：

(一)迅速的信息傳播

低時(shí)延是很多應(yīng)用的一個(gè)重要需求，它直接影響到了任務(wù)的執(zhí)行效率和用戶的體驗(yàn)，所以未來(lái)網(wǎng)絡(luò)必將是一個(gè)低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)，它能使虛擬現(xiàn)實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、視頻直播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、金融交易等技術(shù)的發(fā)展更加迅速，真正實(shí)現(xiàn)信息的快速共享。

(二)注重內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)

如今，流媒體流量占據(jù)著網(wǎng)絡(luò)流量主導(dǎo)地位，且用戶關(guān)注的不再是信息從哪來(lái)，而是信息的內(nèi)容本身。傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)根據(jù)IP地址進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，必須解析到目的主機(jī)才能夠?qū)崿F(xiàn)通信，對(duì)重復(fù)的請(qǐng)求很難做到請(qǐng)求合并，組播方案的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。所以需要將關(guān)注的重點(diǎn)從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的“在哪里”轉(zhuǎn)移到“是什么”，即用戶和應(yīng)用關(guān)注的內(nèi)容，以內(nèi)容/服務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò)體系可以很好地解決這一問(wèn)題。而ICN網(wǎng)絡(luò)采用信息命名路由，減少了冗余流量的產(chǎn)生。ICN在路由中添加了緩存功能，使得轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制從傳統(tǒng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)變?yōu)榫彺孓D(zhuǎn)發(fā)，從而有效地提高轉(zhuǎn)發(fā)效率。

(三)AR/VR的盛行

AR/VR對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求是更大的容量、更低的延遲和更好的網(wǎng)絡(luò)均勻性，這是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)重要的研究目標(biāo)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，有了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，AR/VR才能向大眾普及，體驗(yàn)感、場(chǎng)地局限等都可以得到改善，斯皮爾伯格導(dǎo)演的電影《頭號(hào)玩家》中的賽車場(chǎng)景將不再是一種幻想。

(四)唾手可及的計(jì)算資源

在數(shù)碼信息時(shí)代，計(jì)算并不局限于類似計(jì)算器的數(shù)字運(yùn)算，而是滲透到了我們互聯(lián)網(wǎng)生活的方方面面，從高清視頻的編解碼，圖像的PS，到大型游戲的運(yùn)行都需要高效強(qiáng)勁的運(yùn)算能力，在硬件設(shè)備微型化、便攜化的今天，往往需要將這些計(jì)算放到網(wǎng)絡(luò)中完成，云計(jì)算、邊緣計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，使計(jì)算資源唾手可及。在未來(lái)，只要攜帶一臺(tái)輕便的終端設(shè)備，連上網(wǎng)絡(luò)，就可隨時(shí)隨地地使用需要大量計(jì)算的應(yīng)用程序。

(五)高效的遠(yuǎn)程醫(yī)療

面對(duì)當(dāng)今世界相對(duì)匱乏的醫(yī)療資源，遠(yuǎn)程醫(yī)療進(jìn)入了人們的視野，現(xiàn)已出現(xiàn)了大量在線診斷的實(shí)例，但遠(yuǎn)程醫(yī)療至今還未解決手術(shù)的難題。手術(shù)的特點(diǎn)是高精密、容錯(cuò)率小，若想通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接機(jī)械手臂進(jìn)行手術(shù)操作，就要求視頻回傳時(shí)延足夠小，操作指令的下達(dá)足夠迅速。通過(guò)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的支持，患者在當(dāng)?shù)鼐涂梢垣@得相應(yīng)領(lǐng)域的全世界頂尖醫(yī)生、專家的治療，相關(guān)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)、效率方面都可獲得巨大的收益。

(六)可靠的金融管理

比特幣等虛擬貨幣的驚人估值博得了幾乎所有人的眼球，但區(qū)塊鏈技術(shù)可能給金融業(yè)帶來(lái)更巨大、更有意義的影響。區(qū)塊鏈解決的是一個(gè)信任的問(wèn)題，使用分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、共識(shí)機(jī)制、加密算法等，以密碼學(xué)方式保證生成不可偽造的分布式賬本，這種高容錯(cuò)、不可篡改的特點(diǎn)會(huì)給金融模式帶來(lái)巨大的改變。

(七)隨時(shí)隨地的互聯(lián)網(wǎng)接入

隨著各種設(shè)備終端的出現(xiàn)，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)會(huì)是一個(gè)超大互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，電腦、手機(jī)和平板設(shè)備自不必說(shuō)，往后生活中的任何一樣實(shí)物，如水杯、窗簾、衣物，都有可能連入互聯(lián)網(wǎng)，真正迎來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代。

(八)網(wǎng)絡(luò)推動(dòng)智能化

人工智能技術(shù)已大量地運(yùn)用到了包括網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域中，那么未來(lái)網(wǎng)絡(luò)能為人工智能提供什么？現(xiàn)在，越來(lái)越多的技術(shù)采用人工智能進(jìn)行實(shí)時(shí)的決策，或者利用人工智能處理海量的數(shù)據(jù)，這些都要求大量的CPU、GPU的計(jì)算能力，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、霧計(jì)算、邊緣計(jì)算等技術(shù)都在助力人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

四、我國(guó)緊抓發(fā)展未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的新浪潮

我國(guó)對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究也在如火如荼地進(jìn)行。2009年，中國(guó)工程院與中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)聯(lián)合啟動(dòng)了“面向2030年中國(guó)工程科技中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目，在劉韻潔院士的提議下，設(shè)立了有關(guān)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究咨詢課題。2010年，李國(guó)杰、劉韻潔兩位院士聯(lián)合向國(guó)家發(fā)改委提議立項(xiàng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施CENI項(xiàng)目。2013年，首個(gè)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)小規(guī)模試驗(yàn)設(shè)施在南京未來(lái)網(wǎng)絡(luò)谷成立，2016年，國(guó)家發(fā)改委正式批復(fù)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施(CENI)項(xiàng)目建議書，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將覆蓋全國(guó)40個(gè)城市，一百三十余個(gè)邊緣網(wǎng)絡(luò)，將為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界研究提供最有力的支撐。

世界各國(guó)都在大力發(fā)展未來(lái)網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)也必須把握住這一新的浪潮，成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)者之一。在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期，由于部分西方國(guó)家對(duì)中國(guó)的限制，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)僅在接入方面就經(jīng)歷了非常艱難的過(guò)程，所以在當(dāng)前的發(fā)展階段，中國(guó)必須獨(dú)立自主地研究和搭建未來(lái)網(wǎng)絡(luò)，把發(fā)展權(quán)牢牢地掌握在自己手里，突破外國(guó)的技術(shù)封鎖，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。